DE112021000325T5 - POWER SUPPLY CIRCUIT AND SHIFT CONTROL CIRCUIT - Google Patents
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Abstract
Eine Stromversorgungsschaltung wird bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung in Höhe eines Sollwerts aus einer Eingangsspannung zu erzeugen. Die Stromversorgungsschaltung umfasst einen variablen Widerstand, der zwischen einer Verdrahtung, die dazu eingerichtet ist, die Eingangsspannung zu erhalten, und einem vorher festgelegten Knoten vorgesehen ist, eine Spannungserzeugungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Spannung mit einem vorher festgelegten Pegel an den vorher festgelegten Knoten auf der Grundlage eines Stroms von dem variablen Widerstand anzulegen, eine Ausgangsschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Ausgangsspannung in Höhe des Sollwerts auszugeben, wenn die Spannung mit dem vorher festgelegten Pegel an dem vorher festgelegten Knoten angelegt wird, und eine Anpassungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert des variablen Widerstands infolge einer vorher festgelegten Zeitdauer zu erhöhen, die seit dem Beginn der Erzeugung der Ausgangsspannung verstrichen ist.A power supply circuit is provided which is set up to generate an output voltage at the level of a desired value from an input voltage. The power supply circuit includes a variable resistor provided between wiring configured to receive the input voltage and a predetermined node, a voltage generating circuit configured to apply a voltage of a predetermined level to the predetermined node based on a current from the variable resistor, an output circuit configured to output the output voltage of the target value when the voltage of the predetermined level is applied to the predetermined node, and a matching circuit configured to do so is to increase a resistance value of the variable resistor due to a predetermined period of time elapsed from the start of generation of the output voltage.
Description
[Technisches Gebiet][Technical Field]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsschaltung und eine Schaltsteuerschaltung.The present invention relates to a power supply circuit and a switching control circuit.
[Hintergrundwissen][Background knowledge]
Eine integrierte Schaltung kann eine Stromversorgungsschaltung enthalten, die auf der Grundlage einer von außen bereitgestellten Stromversorgungsspannung Vcc eine Stromversorgungsspannung Vreg zum Betrieb von Schaltungen innerhalb der integrierten Schaltung erzeugt.An integrated circuit may include a power supply circuit that generates a power supply voltage Vreg for operating circuits within the integrated circuit based on an externally supplied power supply voltage Vcc.
[Zitierliste][citation list]
[Patentliteratur][patent literature]
[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr.
[Zusammenfassung der Erfindung][Summary of the Invention]
[Technisches Problem][Technical problem]
Um die Zeitspanne zwischen dem Einspeisen der Versorgungsspannung Vcc in die Stromversorgungsschaltung und dem Erreichen eines Sollwerts durch die Versorgungsspannung Vreg zu verkürzen, d.h. die Anlaufzeit der Stromversorgungsschaltung, muss im Allgemeinen der Strom, der von der Versorgungsspannung Vcc zur Stromversorgungsschaltung fließt, erhöht werden. Wenn jedoch der Strom, der von der Stromversorgungsspannung Vcc zur Stromversorgungsschaltung fließt, ansteigt, wird der Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg wahrscheinlich durch eine Änderung der Stromversorgungsspannung Vcc beeinflusst.In general, in order to shorten the period of time between when the power supply voltage Vcc is applied to the power supply circuit and when the power supply voltage Vreg reaches a set value, i.e. the start-up time of the power supply circuit, the current flowing from the power supply voltage Vcc to the power supply circuit must be increased. However, when the current flowing from the power supply voltage Vcc to the power supply circuit increases, the level of the power supply voltage Vreg is likely to be affected by a change in the power supply voltage Vcc.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Bereitstellung einer Stromversorgungsschaltung gerichtet, bei der die Anlaufzeit kurz ist und bei der eine stabile Stromversorgungsspannung erzeugt werden kann.The present invention aims to provide a power supply circuit in which the start-up time is short and a stable power supply voltage can be generated.
[Lösung des Problems][The solution of the problem]
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stromversorgungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung in Höhe eines Sollwerts aus einer Eingangsspannung zu erzeugen, wobei die Stromversorgungsschaltung einen variablen Widerstand, der zwischen einer Verdrahtung, die dazu eingerichtet ist, die Eingangsspannung zu erhalten, und einem vorher festgelegten Knoten vorgesehen ist; eine Spannungserzeugungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Spannung mit einem vorher festgelegten Pegel an den vorher festgelegten Knoten auf der Grundlage eines Stroms von dem variablen Widerstand anzulegen; und eine Ausgangsschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Ausgangsspannung in Höhe des Sollwerts auszugeben, wenn die Spannung mit dem vorher festgelegten Pegel an dem vorher festgelegten Knoten angelegt wird; und eine Anpassungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert des variablen Widerstands infolge einer vorher festgelegten Zeitdauer zu erhöhen, die seit dem Beginn der Erzeugung der Ausgangsspannung verstrichen ist.A first aspect of the present invention is a power supply circuit configured to generate an output voltage at a desired value from an input voltage, the power supply circuit including a variable resistor connected between wiring configured to receive the input voltage and a predetermined node is provided; a voltage generation circuit configured to apply a voltage of a predetermined level to the predetermined node based on a current from the variable resistor; and an output circuit configured to output the output voltage of the target value when the voltage of the predetermined level is applied to the predetermined node; and an adjustment circuit configured to increase a resistance value of the variable resistor in response to a predetermined period of time elapsed from the start of generation of the output voltage.
Schaltsteuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, das Schalten einer ersten Schaltvorrichtung auf einer Stromversorgungsseite und einer zweiten Schaltvorrichtung auf einer Masseseite zu steuern, wobei die erste und die zweite Schaltvorrichtung dazu eingerichtet sind, eine Last zu steuern, wobei die Schaltsteuerschaltung, eine Signalausgangsschaltung, die dazu eingerichtet ist, infolge eines ihrer Eingangssignale ein Setzsignal zum Einschalten der ersten Schaltvorrichtung und ein Rücksetzsignal auszugeben, um die erste Schaltvorrichtung auszuschalten; eine Pegelwandlerschaltung, die dazu eingerichtet ist, einen Pegel sowohl des Setzsignals als auch des Rücksetzsignals zu verschieben; eine Antriebsschaltung, die dazu eingerichtet ist, die erste Schaltvorrichtung infolge eines Ausgangssignals von der Pegelwandlerschaltung anzusteuern; und eine Stromversorgungsschaltung umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung in Höhe eines Sollwerts aus einer entsprechenden Eingangsspannung zu erzeugen und die Ausgangsspannung als eine Stromversorgungsspannung der Signalausgangsschaltung bereitzustellen. Die Stromversorgungsschaltung umfasst einen variablen Widerstand, der zwischen einer Verdrahtung, die dazu eingerichtet ist, die Eingangsspannung zu erhalten, und einem vorher festgelegten Knoten vorgesehen ist, eine Spannungserzeugungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Spannung mit einem vorher festgelegten Pegel auf der Grundlage eines Stroms von dem variablen Widerstand an den vorher festgelegten Knoten anzulegen, eine Ausgangsschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Ausgangsspannung in Höhe des Sollwerts auszugeben, wenn die Spannung in Höhe des vorher festgelegten Pegels an dem vorher festgelegten Knoten angelegt wird, und eine Anpassungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert des variablen Widerstands infolge einer vorher festgelegten Zeitdauer zu erhöhen, die seit dem Beginn der Erzeugung der Ausgangsspannung verstrichen ist.Switching control circuit configured to control switching of a first switching device on a power supply side and a second switching device on a ground side, the first and second switching devices being configured to control a load, wherein the switching control circuit includes a signal output circuit configured to do so is arranged, in response to one of its input signals, to output a set signal to turn on the first switching device and a reset signal to turn off the first switching device; a level conversion circuit configured to shift a level of each of the set signal and the reset signal; a drive circuit configured to drive the first switching device in response to an output signal from the level conversion circuit; and a power supply circuit that is set up to generate an output voltage at the level of a desired value from a corresponding input voltage and to provide the output voltage as a power supply voltage of the signal output circuit. The power supply circuit includes a variable resistor connected between wiring that is configured to turn on an output voltage is provided, and a predetermined node, a voltage generating circuit arranged to apply a voltage of a predetermined level based on a current from the variable resistor to the predetermined node, an output circuit arranged to do so outputting the output voltage of the target value when the voltage of the predetermined level is applied to the predetermined node, and an adjustment circuit configured to increase a resistance value of the variable resistor as a result of a predetermined period of time elapsing since has elapsed from the start of generation of the output voltage.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung][Advantageous Effects of the Invention]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Stromversorgungsschaltung bereitzustellen, bei der eine Anlaufzeit kurz ist und eine stabile Stromversorgungsspannung erzeugt werden kann.According to the present invention, it is possible to provide a power supply circuit in which a start-up time is short and a stable power supply voltage can be generated.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel für ein Leistungsmodul 10 veranschaulicht.1 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of apower module 10. FIG. -
2 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel einer Signalausgangsschaltung 42 veranschaulicht.2 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of asignal output circuit 42. FIG. -
3 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Antriebsschaltung 45 veranschaulicht.3 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of adriving circuit 45. FIG. -
4 zeigt ein Schaubild zur Beschreibung des Betriebs eines Schaltungssteuerungs-ICs 20.4 12 shows a diagram for describing the operation of acircuit control IC 20. -
5 zeigt ein Beispiel für ein Halbleitersubstrat, in dem ein Schaltungssteuerungs-IC 20 ausgebildet ist.5 FIG. 12 shows an example of a semiconductor substrate in which acircuit control IC 20 is formed. -
6 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Stromversorgungsschaltung 40a veranschaulicht.6 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of apower supply circuit 40a. -
7 zeigt ein Beispiel für den Betrieb einer Stromversorgungsschaltung 40a.7 12 shows an example of the operation of apower supply circuit 40a. -
8 zeigt ein Schaubild zur Beschreibung einer Anlaufzeit einer Stromversorgungsschaltung 40a.8th 12 is a diagram for describing a start-up time of apower supply circuit 40a. -
9 zeigt ein Schaubild zur Beschreibung der Leitungsregelung einer Stromversorgungsschaltung 40a.9 12 is a diagram for describing line regulation of apower supply circuit 40a. -
10 zeigt ein Beispiel für eine Stromversorgungsschaltung 40b.10 shows an example of apower supply circuit 40b. -
11 zeigt ein Beispiel für eine Stromversorgungsschaltung 40c.11 shows an example of apower supply circuit 40c. -
12 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel für den Betrieb der Stromversorgungsschaltungen 40a und 40c veranschaulicht.12 FIG. 12 is a diagram showing an example of the operation of the 40a and 40c.power supply circuits
[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of the Embodiments]
VERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGENREFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
Aus den Erläuterungen der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen werden zumindest die folgenden Punkte ersichtlich.At least the following points will become apparent from the explanations of the present specification and the accompanying drawings.
=====Ausführungsformen==========Embodiments=====
Der Schaltungssteuerungs-IC 20 ist eine integrierte Hochspannungsschaltung (HVIC), die infolge eines Eingangssignals Sin vom Mikrocomputer (nicht veranschaulicht) einen Betrieb der Halbbrückenschaltung 21 steuert. Der Schaltungssteuerungs-IC 20 weist die Anschlüsse VCC, IN, GND, B, S, HO und LO auf. Einzelheiten zum Schaltungssteuerungs-IC 20 werden später beschrieben.The
Die Halbbrückenschaltung 21 treibt eine Motorspule einer Klimaanlage an, die zum Beispiel die Last 11 ist, und enthält einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) 30 und einen IGBT 31.The half-bridge circuit 21 drives a motor coil of an air conditioner, which is the
Der IGBT 30 ist ein High-Side-Schaltvorrichtung mit einer Gate-Elektrode, die mit dem Anschluss HO verbunden ist, einer Emitter-Elektrode, die mit dem Anschluss S verbunden ist, und einer Kollektor-Elektrode, die eine vorher festgelegte Spannung Vdc (zum Beispiel „400 V“) empfängt.The IGBT 30 is a high-side switching device having a gate electrode connected to the terminal HO, an emitter electrode connected to the terminal S, and a collector electrode having a predetermined voltage Vdc ( for example "400 V").
Der IGBT 31 ist eine Low-Side-Schaltvorrichtung mit einer Gate-Elektrode, die mit dem Anschluss LO verbunden ist, einer Kollektorelektrode, die mit dem Anschluss S verbunden ist, und einer geerdeten Emitter-Elektrode.IGBT 31 is a low-side switching device having a gate electrode connected to terminal LO, a collector electrode connected to terminal S, and an emitter electrode grounded.
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein IGBT als Schaltvorrichtung verwendet, es kann jedoch beispielsweise auch ein MetallOxid-Halbleiter-(MOS)-Feldeffekttransistor oder ein bipolarer Transistor verwendet werden. Der IGBT 30 entspricht einer „ersten Schaltvorrichtung auf einer Stromversorgungsseite“, und der IGBT 31 entspricht einer „zweiten Schaltvorrichtung auf einer Masseseite“.In a present embodiment of the present invention, an IGBT is used as a switching device, but a metal oxide semiconductor (MOS) field effect transistor or a bipolar transistor, for example, can also be used. The
Der Kondensator 22 ist einerseits mit dem Anschluss B und andererseits mit dem Anschluss S verbunden. Der Kondensator 22 wird mit einer Bootstrap-Spannung Vb geladen, die von einer Ladungspumpenschaltung 41, die später beschrieben wird, an den Anschluss B angelegt wird. Infolgedessen wird die Bootstrap-Spannung Vb über dem Kondensator 22 erzeugt. Die Bootstrap-Spannung Vb wird zum Einschalten des High-Side-IGBT 30 verwendet.The
Wenn zum Beispiel eine Spannung Vs an dem Anschluss S „0 (Null) V“ ist, wird der IGBT 30 infolge der Spannung an der Gate-Elektrode des IGBT 30, die eine Schwellenspannung des IGBT 30 überschreitet, eingeschaltet. Infolge des Einschaltens des IGBT 30 nähert sich die Spannung Vs an dem Anschluss S jedoch der Spannung Vdc (z.B. „400 V“), so dass der IGBT 30 unter Bezugnahme auf die Spannung Vs an dem Anschluss S, mit dem die Emitterelektrode des IGBT 30 verbunden ist, angesteuert werden muss, um den IGBT 30 eingeschaltet zu halten.For example, when a voltage Vs at the terminal S is "0 (zero) V", the
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Spannung Vs an dem Anschluss S, an dem Anschluss B eine Spannung erzeugt, die um einen Betrag höher ist als die Spannung Vs, der der Bootstrap-Spannung Vb entspricht. Dementsprechend kann der Schaltungssteuerungs-IC 20 den IGBT 30 unter Verwendung der Bootstrap-Spannung Vb einschalten. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben.In an embodiment of the present invention, with reference to the voltage Vs at the terminal S, a voltage is generated at the terminal B that is higher than the voltage Vs by an amount corresponding to the bootstrap voltage Vb. Accordingly, the
<<<Konfiguration des Schaltungssteuerungs-IC 20>>><<<Configuration of
Der Schaltungssteuerungs-IC 20 enthält eine Stromversorgungsschaltung 40, die Ladungspumpenschaltung 41, eine Signalausgangsschaltung 42, eine Pegelwandlerschaltung 43 und Antriebsschaltungen 44 und 45.The
Die Stromversorgungsschaltung 40 erzeugt eine Stromversorgungsspannung Vreg, die innerhalb des Schaltungssteuerungs-IC 20 verwendet wird, basierend auf einer an den Anschluss VCC angelegten Stromversorgungsspannung Vcc (zum Beispiel „20 V“). Die Stromversorgungsschaltung 40 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dazu eingerichtet, dass sie eine stabile Stromversorgungsspannung Vreg erzeugt, selbst wenn der IGBT 31 eingeschaltet ist. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben.The
Die Ladungspumpenschaltung 41 erzeugt die Bootstrap-Spannung Vb, die den Kondensator 22 zum Beispiel auf der Grundlage der Stromversorgungsspannung Vcc auflädt.The
Die Signalausgangsschaltung 42 gibt ein Signal aus, um das Schalten der IGBTs 30 und 31 infolge des Eingangssignals Sin eines logischen Pegels zu steuern, das über den Anschluss IN eingegeben wird. Insbesondere gibt die Signalausgangsschaltung 42 infolge des Eingangssignals Sin ein Setzimpulssignal S1 aus, um den High-Side-IGBT 30 einzuschalten, ein Rücksetzimpulssignal S2, um den IGBT 30 auszuschalten, und ein Steuersignal SO, um das Schalten des Low-Side-IGBT 31 zu steuern.The
Wie in
Die Eingangserkennungsschaltung 50 detektiert den Pegel des Eingangssignals Sin und gibt ein Signal Sa mit demselben logischen Pegel wie der logische Pegel des Eingangssignals Sin aus. Insbesondere gibt die Eingangserkennungsschaltung 50 infolge des Erreichens eines hohen Pegels des Eingangssignals Sin (im Folgenden als High- oder Spitzenpegel bezeichnet) das hohe Signal Sa aus, und infolge des Erreichens eines niedrigen Pegels des Eingangssignals Sin (im Folgenden als Low- oder Tiefstpegel bezeichnet) gibt die Eingangserkennungsschaltung 50 das niedrige Signal Sa aus. Die Eingangserkennungsschaltung 50 enthält z.B. einen Komparator (nicht veranschaulicht).The
Die Filterschaltung 51 ist ein Tiefpassfilter, um hochfrequentes Rauschen des Signals Sa zu entfernen, und enthält zum Beispiel einen Operationsverstärker (nicht veranschaulicht) und dergleichen. Die Filterschaltung 51 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt ein Signal, das durch Entfernen von Rauschen aus dem Signal Sa erhalten wird, als Steuersignal SO aus.The
Die Impulserzeugungsschaltung 52 gibt das Soll-Impulssignal S1 und das Rücksetz-Impulssignal S2 basierend auf einem Änderungspunkt des Steuersignals S0 aus. Insbesondere gibt die Impulserzeugungsschaltung 52 infolge eines Wechsels des Steuersignals S0 von niedrig auf hoch das hohe Setzimpulssignal S1 aus, und infolge eines Wechsels des Steuersignals S0 von hoch auf niedrig gibt die Impulserzeugungsschaltung 52 das hohe Rücksetzimpulssignal S2 aus. Gemäß einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Setzimpulssignal S1 und dem Rücksetzimpulssignal S2 jeweils um ein Impulssignal, dessen Amplitudenpegel sich in einem Bereich von 0 V bis zum Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg (beispielsweise 5 V) ändert.The
Die Pegelwandlerschaltung 43 verschiebt den Pegel des Setzimpulssignals S1 und des Rücksetzimpulssignals S2 jeweils auf einen Pegel, bei dem eine (später beschriebene) Logikschaltung der Antriebsschaltung 45 betreibbar ist. Konkret verschiebt die Pegelwandlerschaltung 43 den Pegel des Soll-Impulssignals S1 und gibt ein Soll-Impulssignal S3 mit einem Amplitudenpegel von mehreren zehn Volt in Bezug auf die Spannung Vs aus, die beispielsweise als High-Side-Referenzpotential dient. Die Pegelwandlerschaltung 43 verschiebt den Pegel des Rücksetzimpulssignals S2 und gibt ein Rücksetzimpulssignal S4 mit einem Amplitudenwert von beispielsweise einigen zehn Volt in Bezug auf die Spannung Vs aus.The
Die Antriebsschaltung 44 betreibt infolge des Steuersignals S0 den Low-Side-IGBT 31. Insbesondere gibt die Antriebsschaltung 44 infolge des niedrigen Steuersignals S0 über den Anschluss LO ein hohes Treibersignal Vdr1 an die Gate-Elektrode des IGBT 31 aus. Infolgedessen wird der IGBT 31 eingeschaltet. Andererseits gibt die Antriebsschaltung 44 infolge des hohen Steuersignals S0 über den Anschluss LO ein niedriges Ansteuersignal Vdr1 an die Gate-Elektrode des IGBT 31 aus. Infolgedessen wird der IGBT 31 ausgeschaltet. Die Antriebsschaltung 44 arbeitet in Abhängigkeit von der Stromversorgungsspannung Vcc.The
Die Antriebsschaltung 45 schaltet den High-Side-IGBT 30 infolge des Setzimpulssignals S3 ein und schaltet den IGBT 30 infolge des Rücksetzimpulssignals S4 aus.
Die Logikschaltung 60 gibt bei Empfang des Setzimpulssignals S3 ein High-Signal aus und gibt bei Empfang des Rücksetzimpulssignals S4 ein Low-Signal aus. Die Logikschaltung 60 enthält beispielsweise einen MOS-Transistor und eine Latch-Schaltung, die nicht veranschaulicht sind.The
Der Inverter 61 ist eine Schaltung, die den logischen Pegel eines Signals von der Logikschaltung 60 invertiert und ein resultierendes Signal ausgibt. Sie enthält einen NMOS-Transistor 70 und einen PMOS-Transistor 71.The
Der Inverter 62 ist eine Schaltung, die den logischen Pegel des Signals vom Inverter 61 invertiert und ein resultierendes Signal als Treibersignal Vdr2 ausgibt, und enthält einen NMOS-Transistor 72 und einen PMOS-Transistor 73.
Somit gibt die Antriebsschaltung 45 bei Empfang des eingestellten Impulssignals S3 das hohe Antriebssignal Vdr2 an die Gate-Elektrode des IGBT 30 über den Anschluss HO aus. Andererseits gibt die Antriebsschaltung 45 bei Empfang des Rücksetzimpulssignals S4 das niedrige Treibersignal Vdr2 über den Anschluss HO an die Gate-Elektrode des IGBT 30 aus.Thus, upon receiving the adjusted pulse signal S3, the
In diesem Fall ändert das Treibersignal Vdr2 seinen logischen Pegel in Bezug auf die Spannung Vs am Anschluss S. Somit wird der IGBT 30 infolge des hohen Treibersignals Vdr2 eingeschaltet und infolge des niedrigen Treibersignals Vdr2 ausgeschaltet. Die Antriebsschaltung 45 entspricht einer „Antriebsschaltung“, das Setzimpulssignal S3 entspricht einem „Setzsignal“, und das Rücksetzimpulssignal S4 entspricht einem „Rücksetzsignal“.In this case, the drive signal Vdr2 changes its logic level with respect to the voltage Vs at the terminal S. Thus, the
<<<Betrieb des Schaltungssteuerungs-IC 20>>><<<Operation of
Zunächst gibt die Eingangserkennungsschaltung 50 in
Infolge des Abfalls des Steuersignals S0 gibt die Impulserzeugungsschaltung 52 das hohe Rücksetzimpulssignal S2 aus. Infolgedessen wird das pegelverschobene hohe Rücksetzimpulssignal S4 von der Pegelwandlerschaltung 43 ausgegeben.Due to the fall of the control signal S0, the
Die Low-Side-Antriebsschaltung 44 bewirkt dann, dass das Ansteuersignal Vdr1 infolge des Low-Steuersignals S0 auf High gesetzt wird, und die High-Side-Antriebsschaltung 45 bewirkt, dass das Ansteuersignal Vdr2 infolge des High-Reset-Impulssignals S4 auf Low gesetzt wird.The low-
Infolgedessen wird der IGBT 30 ausgeschaltet und der IGBT 31 eingeschaltet, um dadurch die Spannung Vs von der Spannung Vdc (zum Beispiel „400 V“) auf die Spannung Vgnd (in diesem Fall „0 V“) zu senken. Wie oben beschrieben, ist eine Verdrahtung zur Stromversorgung der Last 11 vorgesehen, die zwischen dem Anschluss S und der Last 11 verbunden ist. Bei der Last 11 handelt es sich zum Beispiel um eine Motorspule mit einem großen Induktivitätswert. Daher kommt es beim Einschalten des IGBT 31 zu einem Schwingen (Ringing) in der Spannung Vs, und die Spannung Vs wird zu einer negativen Spannung, die kleiner als die Spannung Vgnd ist.As a result, the
Infolge des Eingangssignals Sin, das zum Zeitpunkt t1 auf High geht, gibt die Eingangserkennungsschaltung 50 das Signal Sa aus, das ebenfalls High ist. Die Filterschaltung 51 entfernt dann das Rauschen (nicht veranschaulicht) des Signals Sa und gibt das Steuersignal S0 mit demselben logischen Pegel wie das Signal Sa aus.As a result of the input signal Sin going high at time t1, the
Infolge des auf High gehenden Steuersignals S0 gibt die Impulserzeugungsschaltung 52 das auf High gesetzte Impulssignal S1 aus. Infolgedessen wird das pegelverschobene hoch eingestellte Impulssignal S3 von der Pegelwandlerschaltung 43 ausgegeben.In response to the control signal S0 going high, the
Die Low-Side-Antriebsschaltung 44 bewirkt, dass das Ansteuersignal Vdr1 infolge des High-Steuersignals S0 auf Low geschaltet wird, und die High-Side-Antriebsschaltung 45 bewirkt, dass das Ansteuersignal Vdr2 infolge des High-Setzimpulssignals S3 auf High geschaltet wird.The low-
Infolgedessen wird der IGBT 30 eingeschaltet und der IGBT 31 ausgeschaltet, um dadurch die Spannung Vs von der Spannung Vgnd (in diesem Fall „0 V“) auf die Spannung Vdc (zum Beispiel „400 V“) anzuheben. Wie oben beschrieben, ist die Last 11 über die Verdrahtung mit dem Anschluss S verbunden, so dass es beim Einschalten des IGBT 30 zu einem Schwingen (Ringing) der Spannung Vs kommt und die Spannung Vs die Spannung Vdc überschreitet. Der Vorgang von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1 wird ab Zeitpunkt t2 wiederholt.As a result, the
«<Halbleitersubstrat 100»>«<
Wie oben beschrieben, fällt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Einschalten des IGBT 31 die Spannung Vs unter die Spannung Vgnd, was zu einer negativen Spannung („Vs"<„0 V“) führt. Infolge der Spannung Vs, die zu einer negativen Spannung wird, fließt ein „Leckagestrom“ vom GND-Anschluss zum Anschluss S durch ein Halbleitersubstrat, in dem der Schaltungssteuerungs-IC 20 ausgebildet ist.As described above, in an embodiment of the present invention, when the
Das Halbleitersubstrat 100 ist zum Beispiel ein p-Typ-Substrat aus Silizium, wobei die Anschlüsse GND und S sowie eine Gate-Elektrode 110, eine Sourceelektrode 111, eine Drainelektrode 112 und eine Substratelektrode 113 des NMOS-Transistors 70 sind auf der Vorderseite des Substrats ausgebildet.The
In diesem Fall sind die Anschlüsse GND und S und die Elektroden des NMOS-Transistors 70 beispielsweise aus einem leitfähigen Material wie Polysilizium und einer Metallelektrode hergestellt.In this case, the GND and S terminals and the electrodes of the
Die Elektroden des NMOS-Transistors 70 sind mit Bezugszeichen versehen, die sich aus Gründen der Einfachheit in den
Innerhalb des Halbleitersubstrats 100 sind ein Halbleiterbereich 120, ein Wannenbereich 140 vom p-Typ, ein Wannenbereich 130 vom n-Typ, Kontaktbereiche 150, 160 und 161 vom p+-Typ, ein Sourcebereich 170 vom n+-Typ und ein Drainbereich 171 vom n+-Typ ausgebildet, die auf dem Halbleitersubstrat 100 ausgebildet sind. Wenn im Folgenden von einem n+ Typ oder einem p+ Typ die Rede ist, bedeutet dies, dass die Dotierungskonzentration höher ist als die eines n Typs oder eines p Typs.Within the
Der Wannenbereich 130 und der Kontaktbereich 150 sind an einer Stirnseite des Halbleiterbereichs 120 ausgebildet. Der Anschluss GND ist an einer Stirnseite des Kontaktbereichs 150 ausgebildet.Well
Der Wannenbereich 130 enthält Verunreinigungen vom n-Typ wie beispielsweise Phosphor, und der Wannenbereich 140 vom p-Typ ist an einer Stirnseite des Wannenbereichs 130 ausgebildet.The
Der Wannenbereich 140 enthält Verunreinigungen vom p-Typ, und die Kontaktbereiche 160 und 161, der Sourcebereich 170 und der Drainbereich 171 sind an einer Stirnseite des Wannenbereichs 140 ausgebildet.The
Der Anschluss S ist in dem Kontaktbereich 160 ausgebildet, und die Substratelektrode 113 („Bx“) des NMOS-Transistors 70 ist in dem Kontaktbereich 161 ausgebildet.The terminal S is formed in the
Die Sourceelektrode 111 („Sx“) ist in dem Sourcebereich 170 ausgebildet, und die Drainelektrode 112 („Dx“) ist in dem Drainbereich 171 ausgebildet. Die Gate-Elektrode 110 („Gx“) ist auf der Stirnseite des Wannenbereichs 140 zwischen dem Sourcebereich 170 und dem Drainbereich 171 ausgebildet.The source electrode 111 ("Sx") is formed in the
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Anschluss GND (der einem ersten Anschluss entspricht) über den Kontaktbereich 150 elektrisch mit dem Halbleiterbereich 120 verbunden, der Anschluss S (der einem zweiten Anschluss entspricht) ist über den Kontaktbereich 160 elektrisch mit dem Wannenbereich 140 verbunden, und die Substratelektrode 113 („Bx“) ist über den Kontaktbereich 161 ebenfalls elektrisch mit dem Wannenbereich 140 verbunden.In one embodiment of the present invention, the GND terminal (corresponding to a first terminal) is electrically connected to the
In dem Halbleitersubstrat 100 als solchem ist eine Diode 190 zwischen dem Halbleiterbereich 120 vom p-Typ und dem Wannenbereich 130 vom n-Typ als parasitäre Diode ausgebildet. Eine Diode 191 ist zwischen dem Wannenbereich 140 vom p-Typ und dem Sourcebereich 170 vom n+ Typ als parasitäre Diode ausgebildet.In the
So führt beispielsweise infolge des Absinkens der Spannung Vs unter die Spannung Vgnd („0 V“), was beim Einschalten des IGBT 31 zu einer negativen Spannung führt, die Sourceelektrode 111 („Sx“) des NMOS-Transistors 70, die mit dem Anschluss S verbunden ist, ebenfalls zu einer negativen Spannung. Infolgedessen werden die Dioden 190 und 191 eingeschaltet, und der „Leckagestrom“ fließt von dem Anschluss GND zum Anschluss S über eine Strecke, die durch die strichpunktierte Linie in
Infolge eines solchen „Leckagestroms“, der von dem Anschluss GND zum Anschluss S fließt, steigt auch ein Strom an, der zur Signalausgangsschaltung 42 fließt, wie beispielsweise in
Vorzugsweise startet die Stromversorgungsschaltung 40 nach Empfang der Stromversorgungsspannung Vcc durch den externen Schaltungssteuerungs-IC 20 in kürzester Zeit und gibt eine stabile Stromversorgungsspannung Vreg aus, unabhängig von einer Änderung der Stromversorgungsspannung Vcc. Somit hat in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Stromversorgungsschaltung 40 eine kurze Anlaufzeit und gibt die Stromversorgungsspannung Vreg stabil aus, selbst wenn die Spannung Vs zu einer negativen Spannung wird oder wenn die Stromversorgungsspannung Vcc schwankt.Preferably, after receiving the power supply voltage Vcc from the external
Der Halbleiterbereich 120 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht einem „ersten Bereich“, und der Wannenbereich 130 entspricht einem „zweiten Bereich“. Der Wannenbereich 140 entspricht einem „dritten Bereich“, und der Sourcebereich 170 entspricht einem „vierten Bereich“. In diesem Fall wird die Strecke des „Leckagestroms“ am Beispiel des NMOS-Transistors 70 beschrieben, aber auch eine andere Vorrichtung der Antriebsschaltung 45 (z. B. der NMOS-Transistor 72) erzeugt den „Leckagestrom“ in ähnlicher Weise.The
<<<Beispiel für Stromversorgungsschaltung 40a>>><<<Example of
==Variabler Widerstand 200====
Der variable Widerstand 200 bestimmt einen Wert eines Anlaufstroms zum Einschalten der Stromversorgungsschaltung 40a und ist zwischen einer Verdrahtung L, die die Stromversorgungsspannung Vcc empfängt, und einem Eingangsknoten N1 der Ausgangsschaltung 202 vorgesehen. Der variable Widerstand 200 ist eine Schaltung, deren Widerstandswert sich infolge eines Ausgangssignals der Anpassungsschaltung 203 ändert, und enthält die Widerstände 210 und 211 sowie einen PMOS-Transistor 212.The
Ein Ende des Widerstands 210 ist mit der Verdrahtung L verbunden, das andere Ende ist mit dem Eingangsknoten N1 verbunden. Der Widerstand 211 und der in Reihe geschaltete PMOS-Transistor 212 sind mit dem Widerstand 210 in Leckage Strom Parallelschaltung vorgesehen. Somit erhöht sich infolge des Ausschaltens des PMOS-Transistors 212 der Widerstandswert des variablen Widerstands 200, und infolge des Einschaltens des PMOS-Transistors 212 verringert sich der Widerstandswert des variablen Widerstands 200.One end of the
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Widerstandswert des variablen Widerstands 200, wenn der PMOS-Transistor 212 ausgeschaltet ist (d.h. ein Widerstandswert 210), als ein Widerstandswert Ra bezeichnet, und der Widerstandswert des variablen Widerstands 200, wenn der PMOS-Transistor 212 eingeschaltet ist (d.h. ein kombinierter Widerstandswert der Widerstände 210 und 211), wird als ein Widerstandswert Rb bezeichnet. In diesem Fall ist ein Einschaltwiderstand des PMOS-Transistors 212 ausreichend kleiner als der Widerstandswert des Widerstands 211, und der Widerstandswert des Widerstands 211 ist ausreichend kleiner als der Widerstandswert des Widerstands 210. Dementsprechend ist in einer vorliegenden Ausführungsform der Widerstandswert Ra der Widerstandswert des Widerstands 210, und der Widerstandswert Rb ist im Wesentlichen der Widerstandswert des Widerstands 211.In a present embodiment of the present invention, the resistance value of
Der Eingangsknoten N1 entspricht einem „vorher festgelegten Knoten“, der Widerstand 210 entspricht einem „ersten Widerstand“, der Widerstand 211 entspricht einem „zweiten Widerstand“, und der PMOS-Transistor 212 entspricht einem „Schalter“.The input node N1 corresponds to a "predetermined node", the
==Spannungserzeugungsschaltung 201====
Die Spannungserzeugungsschaltung 201 legt eine Spannung V1 mit einem vorher festgelegten Pegel an den Eingangsknoten N1 an, nachdem sie einen Strom von dem variablen Widerstand 200 erhalten hat, und enthält fünf Dioden D1 bis D5 und eine Zenerdiode 220. Es ist zu beachten, dass die Dioden D1 bis D5 einer „zweiten Diode“ entsprechen.The
Der variable Widerstand 200, die Dioden D1 bis D5 und die Zenerdiode 220 sind in Reihe geschaltet. Wenn also die Versorgungsspannung Vcc an die Verdrahtung L angelegt wird und der Strom aus dem variablen Widerstand 200 fließt, wird die Spannung V1 am Eingangsknoten N1 wie folgt durch die folgende Formel (1) angegeben.
==Ausgangsschaltung 202====
Die Ausgangsschaltung 202 gibt die Stromversorgungsspannung Vreg1 auf der Grundlage der Spannung V1 am Eingangsknoten N1 aus und enthält eine Vorspannungserzeugungsschaltung 230, eine Stehspannungsschaltung 231, NPN-Transistoren 232 und 233 und einen Widerstand 234.The
Die Vorspannungserzeugungsschaltung 230 erzeugt eine Vorspannung V3 auf der Grundlage der Spannung V1 am Eingangsknoten N1 und enthält einen NPN-Transistor 240, Widerstände 241 und 242 sowie drei Dioden D6 bis D8.The bias
Der NPN-Transistor 240 hat eine Basiselektrode, die die Spannung V1 empfängt, und eine Emitterelektrode, mit der die Dioden D6 bis D8 über die Widerstände 241 und 242 verbunden sind. Somit wird von der Emitter-Elektrode des NPN-Transistors 240 eine Spannung V2 ausgegeben, die durch die folgende Formel (2) angegeben wird.
Die Stehspannungsschaltung 231 schützt die NPN-Transistoren 232 und 233 vor einer Überspannung und enthält vier Dioden D9 bis D12, die in Reihe verbunden sind.The withstand
Eine Emitterelektrode des NPN-Transistors 232 ist mit einer Basiselektrode des NPN-Transistors 233 verbunden, und eine Kollektorelektrode des NPN-Transistors 232 ist mit einer Kollektorelektrode des NPN-Transistors 233 verbunden. Dementsprechend sind die NPN-Transistoren 232 und 233 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Darlingtonschaltung vorgesehen und können somit eine größere Last treiben. Es ist zu beachten, dass jeder der NPN-Transistoren 232 und 233 einem „zweiten Transistor“ entspricht.An emitter electrode of
Wie oben beschrieben, wird die Spannung V3 in einer ersten Stufe an die Basiselektrode des NPN-Transistors 232 angelegt, und somit wird die durch die folgende Formel (4) angegebene Versorgungsspannung Vreg1 von der Emitter-Elektrode des NPN-Transistors 233 ausgegeben.
Der Widerstand 234 ist ein Element zur gleichmäßigen Erzeugung der Versorgungsspannung Vreg1. Wenn kein Widerstand 234 vorhanden ist, erreicht der durch die NPN-Transistoren 232 und 233 fließende Strom infolge des lastfreien Zustands der Stromversorgungsschaltung 40a den Wert Null. Somit wird die Erzeugung der Versorgungsspannung Vreg1 gestoppt.The
Wenn der Strom in diesem Zustand durch die Last der Stromversorgungsschaltung 40a zu fließen beginnt, dauert es eine Weile, bis die Stromversorgungsschaltung 40a die Stromversorgungsspannung Vreg1 erzeugt.In this state, when the current starts flowing through the load of the
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fließt der Strom weiterhin durch den Widerstand 234, selbst wenn der Lastzustand der Stromversorgungsschaltung 40a keine Last (no load) aufweist. Somit kann die Stromversorgungsschaltung 40a unabhängig vom Zustand der Last der Stromversorgungsschaltung 40a stetig eine vorher festgelegte Stromversorgungsspannung Vreg1 erzeugen.In a present embodiment of the present invention, current continues to flow through
Ein Temperaturkoeffizient der Durchschlagspannung „Vz“ der Zenerdiode 220 ist positiv, und ein Temperaturkoeffizient der Durchlassspannung „Vf“ der Dioden D1 bis D12 ist negativ. Ein Temperaturkoeffizient der Basis-Emitter-Spannung „Vbe“ ist negativ.A temperature coefficient of breakdown voltage “Vz” of
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Widerstände 241 und 242 Widerstände desselben Typs (z. B. Polysilizium) mit demselben Temperaturkoeffizienten verwendet. Dementsprechend kann der Temperaturkoeffizient des Terms „R2/(R1 + R2)“ in Formel (4) im Wesentlichen ignoriert werden.In a present embodiment of the present invention, as
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise die Anzahl der Dioden D1 bis D12 auf der Grundlage der Formel (4) so angepasst, dass die Stromversorgungsspannung Vreg1 temperaturkompensiert ist. Dementsprechend ist der Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg1 unabhängig von der Temperatur konstant. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Stromversorgungsspannung Vreg1 auf einen gewünschten Pegel einzustellen, indem das Widerstandsverhältnis der Widerstände 241 und 242 geändert wird.For example, in an embodiment of the present invention, the number of diodes D1 to D12 is adjusted based on the formula (4) so that the power supply voltage Vreg1 is temperature-compensated. Accordingly, the level of the power supply voltage Vreg1 is constant regardless of the temperature. In an embodiment of the present invention, by changing the resistance ratio of the
Beispielsweise enthält die Stromversorgungsschaltung 40a die NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung, so dass die Ausgangsstromfähigkeit hoch ist. Außerdem kann die Stromversorgungsschaltung 40a die temperaturkompensierte Stromversorgungsspannung Vreg1 auf einem vorher festgelegten Pegel (zum Beispiel „5 V“) bereitstellen.For example, the
==Anpassungsschaltung 203====
Die Anpassungsschaltung 203 stellt den Widerstandswert des variablen Widerstands 200 auf der Grundlage der Stromversorgungsspannung Vreg1 ein. Insbesondere verringert die Anpassungsschaltung 203 infolge des Anhaltens der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 den Widerstandswert des variablen Widerstands 200. Andererseits erhöht die Anpassungsschaltung 203 infolge einer vorher festgelegten Zeitdauer T, die seit Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 verstrichen ist, den Widerstandswert des variablen Widerstands 200.The adjusting
Die Anpassungsschaltung 203 enthält eine Erfassungsschaltung 250 und eine Steuerschaltung 251. Die Erfassungsschaltung 250 erfasst, ob die vorher festgelegte Zeitdauer T seit Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 verstrichen ist, und enthält Widerstände 260 und 271, einen Kondensator 261, einen NMOS-Transistor 270 und eine Diode 272. In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht der Widerstand 260 einem „dritten Widerstand“, der NMOS-Transistor 270 entspricht einem „ersten Transistor“ und die Diode 272 entspricht einer „ersten Diode“.The
Der Widerstand 260 und der Kondensator 261 bilden eine Integratorschaltung, die die Stromversorgungsspannung Vreg1 integriert. Eine Gate-Elektrode des NMOS-Transistors 270 ist mit einem Knoten verbunden, mit dem der Widerstand 260 und der Kondensator 261 verbunden sind. Der NMOS-Transistor 270 und der Widerstand 271 bilden einen Inverter. Wenn eine Ladespannung Vx1 des Kondensators 261 kleiner als eine Schwellenspannung Vth des NMOS-Transistors 270 ist, wird eine Spannung Vx2, die ein Ausgangswert des Inverters ist, hoch. Andererseits nimmt infolge der Ladespannung Vx1, die die Schwellenspannung Vth des NMOS-Transistors 270 überschreitet, die Spannung Vx2 einen niedrigen Wert ein.The
Die Diode 272 entlädt den Kondensator 261 zum Beispiel infolge des Stoppens der Erzeugung der Versorgungsspannung Vreg1 und des Absenkens der Versorgungsspannung Vreg1. Einzelheiten zu einem Betrieb der Diode 272 werden später beschrieben.The
Die Steuerschaltung 251 steuert das Ein- und Ausschalten des PMOS-Transistors 212 im variablen Widerstand 200 in Abhängigkeit von der Spannung Vx2. Die Steuerschaltung 251 enthält einen PMOS-Transistor 280 und einen Widerstand 281, die einen Inverter konfigurieren. So bewirkt die Steuerschaltung 251 beispielsweise infolge des Anhaltens der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 und des Hochgehens der Spannung Vx2, dass eine Spannung Vx3, die ein Ausgang des Inverters ist, niedrig wird. Infolgedessen wird der PMOS-Transistor 212 eingeschaltet, und der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 ergibt einen Wert, der dem kombinierten Widerstand der Widerstände 210 und 211 entspricht.The
Andererseits bewirkt die Steuerschaltung 251 infolge der vorher festgelegten Zeitdauer T, die seit dem Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 verstrichen ist, und des Absinkens der Spannung Vx2, dass die Spannung Vx3 hoch ist. Infolgedessen wird der PMOS-Transistor 212 abgeschaltet, und der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 ergibt den großen Widerstandswert Ra(>Rb).On the other hand, the
Beispielsweise werden die Werte des Widerstands 260 und des Kondensators 261 so gewählt, dass die vorher festgelegte Zeitdauer T gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung länger ist als eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, an dem die Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 begonnen wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg1 einen Sollwert (beispielsweise 5 V) erreicht. Dementsprechend ist es in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, den Anlaufstrom der Stromversorgungsschaltung 40a zuverlässig zu erhöhen, so dass die Stromversorgungsspannung Vreg1 einen Sollwert erreicht.For example, the values of the
<<<Beispiel für den Betrieb der Stromversorgungsschaltung 40a>>><<<Example of operation of
Ab dem Zeitpunkt t10 steigt der Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg1 allmählich an. Da jedoch die Ladespannung Vx1 des Kondensators 261 niedriger ist als die Schwellenspannung Vth des NMOS-Transistors 270, ist der NMOS-Transistor 270 ausgeschaltet. Wenn in diesem Zustand der Pegel der Versorgungsspannung Vcc ansteigt, steigt die Spannung Vx2 an dem Knoten, an dem der NMOS-Transistor 270 und der Widerstand 271 verbunden sind, ebenfalls allmählich an.From time t10, the level of power supply voltage Vreg1 gradually rises. However, since the charged voltage Vx1 of the
Zum Beispiel steigt zum Zeitpunkt t11 infolge des Erreichens eines Sollwerts der Versorgungsspannung Vcc (z. B. 20 V) auch die Spannung Vx2 an. Zu diesem Zeitpunkt ist der PMOS-Transistor 280 der Steuerschaltung 251 ausgeschaltet, und die Spannung Vx3 ist niedrig. Dementsprechend wird der PMOS-Transistor 212 des variablen Widerstands 200 infolge eines Anstiegs der Versorgungsspannung Vcc eingeschaltet, und der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 ergibt den kleinen Widerstandswert Rb.For example, at time t11, as a result of the supply voltage Vcc reaching a target value (e.g. 20 V), the voltage Vx2 also rises. At this point,
Da ein großer Strom vom variablen Widerstand 200 zu den NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung über den Eingangsknoten N1 fließt, steigt die Versorgungsspannung Vreg1 schnell an. Infolgedessen erreicht der Pegel der Versorgungsspannung Vreg1 zum Beispiel zum Zeitpunkt t12 einen Sollwert (zum Beispiel 5 V).Since a large current flows from the
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass beispielsweise eine Zeitspanne vom Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 bis zum Erreichen des Sollwerts durch den Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg1 (Zeitspanne von Zeitpunkt t10 bis t12) eine „Anlaufzeit“ der Stromversorgungsschaltung 40a ist. Es wird auch angenommen, dass der Strom, der in der Anlaufzeit der Stromversorgungsschaltung 40a von der Verdrahtung L zum Eingangsknoten N1 durch den variablen Widerstand 200 fließt, ein „Anlaufstrom“ ist.In a present embodiment of the present invention, it is assumed that, for example, a period from the start of generation of the power supply voltage Vreg1 until the level of the power supply voltage Vreg1 reaches the target value (period from time t10 to t12) is a “startup time” of the
Zum Zeitpunkt t13, an dem die vorher festgelegte Zeitdauer T seit dem Zeitpunkt t10 verstrichen ist, erreicht der Pegel der Spannung Vx1 die Schwellenspannung Vth des NMOS-Transistors 270, und somit wird der NMOS-Transistor 270 eingeschaltet. Infolgedessen wird die Spannung Vx2 der Erfassungsschaltung 250 niedrig, und die Steuerschaltung 251 bewirkt, dass die Spannung Vx3 hoch wird. Infolge des Abschaltens des PMOS-Transistors 212 ergibt der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 den großen Widerstandswert Ra(>Rb). Dadurch wird die Leitungsregelung der Stromversorgungsschaltung 40a im Vergleich zum Fall des Widerstandswertes Rb verbessert. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben.At time t13 when the predetermined time T has elapsed from time t10, the level of voltage Vx1 reaches the threshold voltage Vth of
Infolge der Unterbrechung der Zufuhr der Stromversorgungsspannung Vcc zum Zeitpunkt t14 fällt der Pegel der Stromversorgungsspannung Vreg1 ebenfalls schnell ab, und schließlich wird auch die Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg1 eingestellt. Infolgedessen fällt auch der Pegel der Versorgungsspannung Vreg1 schnell ab. In diesem Fall hat die Diode 272 eine Kathodenelektrode, die mit der Emitterelektrode des NPN-Transistors 233 verbunden ist, der ein Ausgangsknoten der Stromversorgungsschaltung 40a ist, und eine Anodenelektrode, die mit dem Kondensator 261 verbunden ist. Dementsprechend wird bei einer Verringerung der Stromversorgungsspannung Vreg1 die Diode 272 eingeschaltet, um dadurch den Kondensator 261 zu entladen.As a result of stopping the supply of the power supply voltage Vcc at time t14, the level of the power supply voltage Vreg1 also falls rapidly, and eventually the generation of the power supply voltage Vreg1 also stops. As a result, the level of the supply voltage Vreg1 also drops rapidly. In this case, the
Infolge der Entladung des Kondensators 261 fällt die Ladespannung Vx1 auf eine Spannung ab, die niedriger ist als die Schwellenspannung Vth (zum Beispiel im Wesentlichen 0 V), und somit wird der NMOS-Transistor 270 ausgeschaltet. Infolgedessen wird der Knoten, an dem der NMOS-Transistor 270 und der Widerstand 271 verbunden sind, über den Widerstand 271 auf die Versorgungsspannung Vcc angehoben, und somit wird der PMOS-Transistor 280 ausgeschaltet.Due to the discharge of the
In diesem Zustand wird infolge der Wiederaufnahme der Versorgungsspannung Vcc beispielsweise die Spannung Vx2 hoch und die Spannung Vx3 niedrig, und somit wird der PMOS-Transistor 212 des variablen Widerstands 200 eingeschaltet. Daher kann die Anpassungsschaltung 203 in
<<<Anlaufzeit>>><<<start-up time>>>
Wenn beispielsweise der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 beim Anlaufen der Stromversorgungsschaltung 40a der große Widerstandswert Ra(>Rb) ist, sinkt der Wert des Anlaufstroms. Infolgedessen sinkt in der Stromversorgungsschaltung 40a in
«<Leitungsregelung»>«<Line control»>
Wie aus der gestrichelten Linie in
In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Widerstandswert Ra so eingestellt, dass er ausreichend größer ist als der Wert des parasitären Widerstands der Diode D1 und dergleichen, so dass die Auswirkungen des parasitären Widerstands der Diode D1 und dergleichen ignoriert werden können. Dementsprechend kann die Stromversorgungsschaltung 40a infolge des Hochfahrens der Stromversorgungsschaltung 40a und des Erreichens des großen Widerstandswerts Ra des variablen Widerstands 200, wie beispielsweise zum Zeitpunkt t13 in
<<<Beispiel für Stromversorgungsschaltung 40b>>><<<Example of
==Variabler Widerstand 500====
Der variable Widerstand 500 bestimmt einen Wert des Anlaufstroms für die Inbetriebnahme der Stromversorgungsschaltung 40b und ist zwischen der Verdrahtung L, die die Stromversorgungsspannung Vcc erhält, und einem Eingangsknoten N2 der Ausgangsschaltung 502 vorgesehen. Der variable Widerstand 500 ist eine Schaltung, deren Widerstandswert sich infolge einer Ausgabe von der Anpassungsschaltung 503 ändert, und enthält Widerstände 510 bis 512 und einen PMOS-Transistor 513.The
Die Widerstände 510 und 511 sind in Reihe geschaltet und zwischen der Verdrahtung L und dem Eingangsknoten N2 vorgesehen. Der Widerstand 512 und der in Reihe geschaltete PMOS-Transistor 513 sind mit den Widerständen 510 und 511 in Parallelschaltung vorgesehen. Somit erhöht sich infolge des Ausschaltens des PMOS-Transistors 513 der Widerstandswert des variablen Widerstands 500, und infolge des Einschaltens des PMOS-Transistors 513 verringert sich der Widerstandswert des variablen Widerstands 500.The
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Widerstandswert des variablen Widerstands 500, wenn der PMOS-Transistor 513 ausgeschaltet ist, als ein Widerstandswert Rc bezeichnet, und der Widerstandswert des variablen Widerstands 500, wenn der PMOS-Transistor 513 eingeschaltet ist, wird als ein Widerstandswert Rd bezeichnet. In diesem Fall ist ein Einschaltwiderstand des PMOS-Transistors 513 ausreichend kleiner als der Widerstandswert des Widerstands 512, und der Widerstandswert des Widerstands 512 ist ausreichend kleiner als der Widerstandswert des kombinierten Widerstands der Widerstände 510 und 511. Dementsprechend entspricht in einer vorliegenden Ausführungsform der Widerstandswert Rc dem Widerstandswert des kombinierten Widerstands der Widerstände 510 und 511, und der Widerstandswert Rd entspricht im Wesentlichen dem Widerstandswert des Widerstands 512.In an embodiment of the present invention, the resistance value of the
Der Eingangsknoten N2 entspricht einem „vorher festgelegten Knoten“, der kombinierte Widerstand der Widerstände 510 und 511 entspricht einem „ersten Widerstand“, der Widerstand 512 entspricht einem „zweiten Widerstand“, und der PMOS-Transistor 513 entspricht einem „Schalter“.The input node N2 corresponds to a "predetermined node", the combined resistance of the
==Spannungserzeugungsschaltung 501====
Die Spannungserzeugungsschaltung 501 erzeugt mit dem variablen Widerstand 500 eine Spannung V10, V11 mit einem vorher festgelegten Pegel, um die Ausgangsschaltung 502 zu betreiben. Die Spannungserzeugungsschaltung 501 enthält die vier Dioden D1 bis D4 und die Zenerdiode 220. Der PMOS-Transistor 513 des variablen Widerstands 500 wird zu einem Zeitpunkt ausgeschaltet, nachdem die Stromversorgungsschaltung 40b in Betrieb genommen wurde und die Versorgungsspannung Vreg2 einen Sollwert (zum Beispiel 5 V) erreicht hat. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben. Daher wird hier hauptsächlich ein Zustand beschrieben, in dem der PMOS-Transistor 513 ausgeschaltet ist und der variable Widerstand 500 der kombinierte Widerstand der Widerstände 510 und 511 ist.The
Die Widerstände 510 und 511 des variablen Widerstands 500, die Dioden D1 bis D4 und die Zenerdiode 220 sind in Reihe geschaltet. In einem Zustand, in dem die Versorgungsspannung Vcc an die Verdrahtung L angelegt wird, ist ein Strom I, der durch die Widerstände 510 und 511 fließt, durch die Formel (5) wie folgt angegeben.
Die Spannung V11 am Eingangsknoten N2, an dem der Widerstand 511 und die Diode D1 verbunden sind, ergibt sich aus der Formel (7):
Die Spannungserzeugungsschaltung 501 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die vier Dioden D1 bis D4. Wenn jedoch die Anzahl der Dioden zunimmt, übersteigt der Pegel der Spannung V11 den Pegel der Stromversorgungsspannung Vcc. Dementsprechend muss in der Spannungserzeugungsschaltung 501 die Anzahl der Dioden so eingestellt werden, dass der Pegel der Spannung V11 niedriger ist als der Pegel der Stromversorgungsspannung Vcc.The
==Ausgabeschaltung 502====
Die Ausgangsschaltung 502 gibt die Stromversorgungsspannung Vreg2 auf der Grundlage der Spannung V11 am Eingangsknoten N2 aus und enthält eine Vorspannungserzeugungsschaltung 520, eine Stehspannungsschaltung 521, die NPN-Transistoren 232 und 233 und den Widerstand 234.The
Die Vorspannungserzeugungsschaltung 520 erzeugt eine Spannung V12, V14 mit einem vorher festgelegten Pegel und enthält die NPN-Transistoren 530 und 531, die Widerstände 241 und 242 und die drei Dioden D6 bis D8.Bias
Der NPN-Transistor 530 hat eine Basiselektrode, die die Spannung V10 empfängt, und eine Emitterelektrode, mit der der NPN-Transistor 531 verbunden ist. Der NPN-Transistor 530 arbeitet also als Emitter-Folgeglied. Dementsprechend wird von der Emitter-Elektrode des NPN-Transistors 530 die durch die folgende Formel (8) gegebene Spannung V12 ausgegeben. Im Folgenden wird eine Basis-Emitter-Spannung der NPN-Transistoren 530 und 531 als „Vbe“ bezeichnet:
Der NPN-Transistor 531 hat eine Basiselektrode, die die Spannung V11 empfängt, und eine Emitterelektrode, mit der die Dioden D6 bis D8 über die Widerstände 241 und 242 verbunden sind. Der NPN-Transistor 531 arbeitet also auch als Emitter-Folgeglied. Dementsprechend wird von der Emitter-Elektrode des NPN-Transistors 531 eine Spannung V13 ausgegeben, die durch die folgende Formel (9) gegeben ist.
In der Vorspannungserzeugungsschaltung 520 wird eine Spannungsdifferenz zwischen der Durchlassspannung „3xVf“ der drei Dioden D6 bis D8 und der Spannung V13 durch die Spannungsteilerschaltung, die mit den Widerständen 241 und 242 eingerichtet ist, geteilt. Die Vorspannung V14 an einem Knoten, mit dem die Widerstände 241 und 242 verbunden sind, ist also durch die folgende Formel (10) gegeben:
Die Anzahl der Dioden in der Spannungserzeugungsschaltung 501 beträgt vier. Verringert sich jedoch die Anzahl der Dioden, sinken die Spannungen an den Spannungen V10 und V11, und folglich steigen eine Kollektor-Emitter-Spannung Vce1 des NPN-Transistors 530 und eine Kollektor-Emitter-Spannung Vce2 des NPN-Transistors 531.The number of diodes in the
Um zu verhindern, dass die Spannungen Vce1 und Vce2 ihre jeweiligen Spannungsfestigkeiten überschreiten, muss die Anzahl (x) der Dioden in der Spannungserzeugungsschaltung 501 die folgende Bedingung erfüllen:
Die Stehspannungsschaltung 521 schützt die NPN-Transistoren 232 und 233 vor einer Überspannung und enthält einen NPN-Transistor 540 und zwei Dioden D9 und D10, die in Reihe geschaltet sind. Der NPN-Transistor 540 hat eine Basiselektrode, die die Spannung V12 empfängt, und eine Emitterelektrode, mit der die Dioden D9 und D10 verbunden sind. Somit arbeitet der NPN-Transistor 540 als Emitter-Folgeglied.The withstand
Die Anordnung, die durch die NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung, und den Widerstand 234 gebildet wird, ist die gleiche wie in
Da der Widerstand 234 ein Element zur stetigen Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg2 ist, kann die Stromversorgungsschaltung 40b wie bei der Stromversorgungsschaltung 40a unabhängig vom Zustand der Last eine vorher festgelegte Stromversorgungsspannung Vreg2 stetig erzeugen.Since the
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise die Anzahlen der Dioden D1 bis D4 und D6 bis D8 auf der Grundlage der Formel (12) eingestellt, sodass die Stromversorgungsspannung Vreg2 temperaturkompensiert ist. Dementsprechend ist die Höhe der Versorgungsspannung Vreg2 unabhängig von der Temperatur konstant. Ferner ist es beispielsweise möglich, die Versorgungsspannung Vreg2 auf einen vorher festgelegten Pegel einzustellen, indem das Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 241 und 242 verändert wird.For example, in an embodiment of the present invention, the numbers of diodes D1 to D4 and D6 to D8 are adjusted based on the formula (12) so that the power supply voltage Vreg2 is temperature-compensated. Accordingly, the level of the supply voltage Vreg2 is constant regardless of the temperature. Furthermore, it is possible, for example, the supply voltage Set Vreg2 to a predetermined level by changing the resistance ratio between
Beispielsweise enthält die Stromversorgungsschaltung 40b wie die Stromversorgungsschaltung 40a die NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung, so dass die Ausgangsstromfähigkeit hoch ist und es möglich ist, die temperaturkompensierte Stromversorgungsspannung Vreg2 auf einem vorher festgelegten Niveau (beispielsweise „5 V“) auszugeben.For example, like the
Ferner muss in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgende Bedingung erfüllt sein:
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung auch bei einem hohen Pegel der Stromversorgungsspannung Vcc in geeigneter Weise zu schützen, indem beispielsweise die Anzahl der Dioden in der Stehspannungsschaltung 521 angepasst wird.In an embodiment of the present invention, it is possible to properly protect the NPN Darlington-connected
==Anpassungsschaltung 503====
Die Anpassungsschaltung 503 stellt den Widerstandswert des variablen Widerstands 500 auf der Grundlage der Stromversorgungsspannung Vreg2 ein. Insbesondere verringert die Anpassungsschaltung 503 infolge des Anhaltens der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg2 den Widerstandswert des variablen Widerstands 500. Andererseits erhöht die Anpassungsschaltung 503 infolge der vorher festgelegten Zeitdauer T, die seit Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg2 verstrichen ist, den Widerstandswert des variablen Widerstands 500.The adjusting
Die Anpassungsschaltung 503 verwendet eine später beschriebene Stromspiegelschaltung, die den Kondensator 261 anstelle des Widerstands 260 der Anpassungsschaltung 203 in
Die Erfassungsschaltung 550 erfasst, ob die vorher festgelegte Zeitdauer T seit Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg2 verstrichen ist, und enthält PMOS-Transistoren 600 und 601, Widerstände 271 und 602, den Kondensator 261, einen NMOS-Transistor 270 und eine Diode 272. Vergleicht man die Anpassungsschaltung 203 und die Anpassungsschaltung 503, so sind deren Konfigurationen mit Ausnahme der PMOS-Transistoren 600 und 601 und des Widerstands 602 identisch. Daher werden hier hauptsächlich die PMOS-Transistoren 600 und 601 sowie der Widerstand 602 beschrieben.The
Die PMOS-Transistoren 600 und 601 und der Widerstand 602 konfigurieren die „Stromspiegelschaltung“, die auf der Grundlage der Stromversorgungsspannung Vreg2 arbeitet. Dementsprechend gibt der PMOS-Transistor 601 infolge des Anstiegs der Versorgungsspannung Vreg2, beispielsweise auf einen Sollwert, einen vorher festgelegten Strom aus. In einer vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Größenverhältnis zwischen den PMOS-Transistoren 600 und 601 so eingestellt, dass ein Strom des PMOS-Transistors 601 kleiner ist als ein Strom des PMOS-Transistors 600.The
Der Wert des Stroms des PMOS-Transistors 601 wird so eingestellt, dass die vorher festgelegte Zeitdauer T von der Aufladung des Kondensators 261 bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Ladespannung Vx1 die Schwellenspannung des NMOS-Transistors 270 erreicht, länger ist als die Anlaufzeit der Stromversorgungsspannung Vreg2. Dementsprechend ist es in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, den Anlaufstrom der Stromversorgungsschaltung 40b zuverlässig derart zu erhöhen, dass die Stromversorgungsspannung Vreg2 einen Sollwert erreicht.The value of the current of the
Wie bei der Anpassungsschaltung 203 stellt die Anpassungsschaltung 503 beim Anfahren der Stromversorgungsschaltung 40b den Widerstandswert des variablen Widerstands 500 auf den kleinen Widerstandswert Rc ein, und wenn die vorher festgelegte Zeitdauer T seit Beginn der Erzeugung der Stromversorgungsspannung Vreg2 verstrichen ist, stellt die Anpassungsschaltung 503 den Widerstandswert des variablen Widerstands 500 auf den großen Widerstandswert Rd ein. Dementsprechend ist es möglich, wie bei der Stromversorgungsschaltung 40a, die Leitungsregelung der Stromversorgungsschaltung 40b zu verbessern.As with the
<<<Beispiel für Stromversorgungsschaltung 40c>>><<<Example of
Der NMOS-Transistor 800 und die Stromquelle 801 bilden ein Source-Folgeglied. So wird von einer Sourceelektrode des NMOS-Transistors 800 eine Versorgungsspannung Vreg3 ausgegeben, die einer Vorspannung Vbias entspricht, die an eine Gate-Elektrode des NMOS-Transistors 800 angelegt wird.The
<<<Beispiel für die Wellenform beim Einschalten des IGBT 31>>><<<Example of waveform when
«Fall der Verwendung der Stromversorgungsschaltung 40a»«Case of using the
Zunächst wird eine Änderung der Stromversorgungsspannung Vreg1 beschrieben, wenn der Schaltungssteuerungs-IC 20 die Stromversorgungsschaltung 40a verwendet.First, a change in the power supply voltage Vreg1 when the
Infolge der Betätigung des Schaltungssteuerungs-IC 20, um dadurch den Low-Side-IGBT 31 zum Beispiel zum Zeitpunkt ta einzuschalten, wird die Spannung Vs wie oben beschrieben zu einer negativen Spannung. Infolgedessen fließt der „Leckagestrom“ von dem Anschluss GND zum Anschluss S in
Infolgedessen kann die Stromversorgungsschaltung 40a, wie durch die durchgezogene Linie in
«Fall der Verwendung der Stromversorgungsschaltung 40c»«Case of using the
Als nächstes wird eine Änderung der Stromversorgungsspannung Vreg3 beschrieben, wenn der Schaltungssteuerungs-IC 20 die Stromversorgungsschaltung 40c verwendet. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Schaltungssteuerungs-IC 20, der die Stromversorgungsschaltung 40c verwendet, aktiviert wird, um dadurch den Low-Side-IGBT 31 zu einem Zeitpunkt der vorstehenden Zeit ta einzuschalten.Next, a change in the power supply voltage Vreg3 when the
Infolge des Einschaltens des IGBT 31 fließt der „Leckagestrom“ von dem Anschluss GND zum Anschluss S, und somit steigt der Strom, der zur Signalausgangsschaltung 42 fließt.As a result of the
Die Ausgangsstabilität der Stromversorgungsschaltung 40c ist im Vergleich zu der der Stromversorgungsschaltung 40a schlecht. Aus diesem Grund fällt die Stromversorgungsspannung Vreg3 der Stromversorgungsschaltung 40c bei einem Anstieg des zur Signalausgangsschaltung 42 fließenden Stroms stark ab, wie durch die gestrichelt-gepunktete Linie in
Dementsprechend ist es bei dem Schaltungssteuerungs-IC 20, bei dem die Spannung Vs eine negative Spannung ist und der „Leckagestrom“ durch den Halbleiterbereich 120 zum Anschluss S fließt, bevorzugt, die Stromversorgungsschaltung 40a mit der hervorragenden Ausgangsstabilität zu verwenden. Mit der Verwendung der Stromversorgungsschaltung 40a kann der Schaltungssteuerungs-IC 20 den Betrieb des Schaltungssteuerungs-IC 20 stabilisieren.Accordingly, in the
Der Fall der Verwendung der Stromversorgungsschaltung 40a in dem Schaltungssteuerungs-IC 20 wurde hier beschrieben, jedoch enthält die Stromversorgungsschaltung 40b auch die mehreren Transistoren in Darlingtonschaltung. Dementsprechend ist es auch möglich, den Betrieb des Schaltungssteuerungs-IC 20 auch bei Verwendung der Stromversorgungsschaltung 40b zu stabilisieren.The case of using the
===Zusammenfassung======Summary===
Das Leistungsmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben. Der Widerstandswert des variablen Widerstands 200 der Stromversorgungsschaltung 40a nimmt beim Anfahren der Stromversorgungsschaltung 40a den kleinen Widerstandswert Rb an und nimmt danach den großen Widerstandswert Ra an. Dementsprechend ist es mit der Stromversorgungsschaltung 40a möglich, eine stabile Stromversorgungsspannung Vreg1 zu erzeugen und gleichzeitig die Anlaufzeit zu reduzieren.The
Die Anpassungsschaltung 203 erhöht den Widerstandswert des variablen Widerstands 200, nachdem der Pegel der Ausgangsspannung Vreg1 einen Sollwert angenommen hat. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhöht sich der variable Widerstand 200 also nicht, bevor die Ausgangsspannung Vreg1 einen Sollwert annimmt, wodurch die Anlaufzeit zuverlässiger reduziert werden kann.The adjusting
Die Anpassungsschaltung 203 verringert den Widerstandswert des variablen Widerstands 200 infolge des Anhaltens der Erzeugung der Ausgangsspannung Vreg1. Dadurch ist es möglich, die Anlaufzeit zu verkürzen, wenn die Ausgangsspannung Vreg1 erzeugt wird, nachdem die Erzeugung der Ausgangsspannung Vreg1 gestoppt wurde.The
Der variable Widerstand 200 kann zum Beispiel den Widerstand 210 und den PMOS-Transistor 212 enthalten, der mit dem Widerstand 210 in Parallelschaltung vorgesehen ist. Auch mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Anlaufzeit zu verkürzen und auch die Leitungsregelung zu verbessern.The
Wenn beispielsweise der Widerstand 211 im variablen Widerstand 200 nicht verwendet wird, wird eine Spannung, die im Wesentlichen der Stromversorgungsspannung Vcc entspricht, an den Eingangsknoten N1 angelegt, wenn die Stromversorgungsschaltung 40a anläuft. Dies kann dazu führen, dass die Stromversorgungsspannung Vreg1 einen Sollwert überschreitet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beim Hochfahren der Stromversorgungsschaltung 40a die Stromversorgungsspannung Vcc über den Widerstand 211 des variablen Widerstands 200 an den Eingangsknoten N1 angelegt. Auf diese Weise kann ein Überschwingen der Stromversorgungsspannung Vreg1 beim Anlaufen der Stromversorgungsschaltung 40a verhindert werden.For example, when the
Die Anpassungsschaltung 203 kann zum Beispiel die Erfassungsschaltung 250, die erfasst, ob die vorher festgelegte Zeitdauer T seit dem Beginn der Erzeugung der Ausgangsspannung Vreg1 verstrichen ist, und die Steuerschaltung 251 enthalten, die den PMOS-Transistor 212 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der Erfassungsschaltung 250 steuert.The
Als Schaltung zur Messung der vorher festgelegten Zeitdauer T kann zum Beispiel eine Integratorschaltung verwendet werden. Im Falle einer Erhöhung der vorher festgelegten Zeitdauer T müssen jedoch ein Widerstand und dergleichen der Integratorschaltung erhöht werden. Die Erfassungsschaltung 550 lädt den Kondensator 261 zur Messung der vorher festgelegten Zeitdauer T mit einem kleinen Strom aus der Stromspiegelschaltung auf, wodurch die von der Erfassungsschaltung 550 im Schaltungssteuerungs-IC 20 zu belegende Fläche reduziert werden kann.An integrator circuit, for example, can be used as a circuit for measuring the predetermined period of time T. However, in case of an increase in the predetermined time T, a resistance and the like of the integrator circuit must be increased. The
Weiterhin kann als Schaltung zur Messung der vorher festgelegten Zeitdauer T eine Integratorschaltung der Erfassungsschaltung 250 verwendet werden.Furthermore, as a circuit for measuring the predetermined length of time T, an integrator circuit of the
Die Spannungserzeugungsschaltung 201 enthält die Zenerdiode 220 und die Dioden D1 bis D5, wodurch die Stromversorgungsspannung Vreg1 temperaturkompensiert werden kann.The
Die Ausgangsschaltung 202 enthält die zweistufigen NPN-Transistoren 232 und 233 in Darlingtonschaltung, wodurch die Stromtreiberfähigkeit erhöht werden kann.The
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zweistufigen Transistoren in Darlingtonschaltung die NPN-Transistoren 232 bzw. 233; es können jedoch beispielsweise auch PNP-Transistoren verwendet werden. Es ist zu beachten, dass ähnliche Effekte wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch erzielt werden können, wenn die Stromversorgungsschaltung 40a eine Konfiguration aufweist, die Transistoren in Darlingtonschaltung zum Beispiel in drei oder mehr Stufen enthält.In one embodiment of the present invention, the two-stage Darlington-connected transistors are
Es ist möglich, die Anlaufzeit zu reduzieren und die Leitungsregelung zu verbessern, auch wenn anstelle der Ausgangsschaltung 202, 502 eine übliche Source-Folgeglied-Schaltung und Emitter-Folgeglied-Schaltung verwendet wird.It is possible to reduce the start-up time and improve the conduction regulation even if a common source-follower circuit and emitter-follower circuit are used instead of the
In der Stromversorgungsschaltung 40b kann die Anpassungsschaltung 203 anstelle der Anpassungsschaltung 503 verwendet werden, und in der Stromversorgungsschaltung 40a kann die Anpassungsschaltung 503 anstelle der Anpassungsschaltung 203 verwendet werden.In the
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen lediglich dazu, das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und sind in keiner Weise als Begrenzung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise geändert oder abgewandelt werden, ohne von ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen, und umfasst Äquivalente davon.The above-described embodiments of the present invention are only intended to facilitate understanding of the present invention and are not to be construed as limiting the present invention in any way. The present invention can be variously changed or modified without departing from the essential characteristics thereof, and includes equivalents thereof.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Leistungsmodulpower module
- 2020
- Schaltungssteuerungs-ICCircuit Control IC
- 2121
- Halbbrückenschaltunghalf-bridge circuit
- 22,26122.261
- Kondensatorcapacitor
- 30,3130.31
- IGBTIGBT
- 40,40a-40c40:40a-40c
- Stromversorgungsschaltungpower supply circuit
- 4141
- Ladungspumpenschaltungcharge pump circuit
- 4242
- Signalausgangsschaltungsignal output circuit
- 4343
- Pegelwandlerschaltunglevel converter circuit
- 44,4544.45
- Antriebsschaltungdrive circuit
- 5050
- Eingangserkennungsschaltunginput detection circuit
- 5151
- Filterschaltungfilter circuit
- 5252
- Impulserzeugungsschaltungpulse generation circuit
- 6060
- Logikschaltunglogic circuit
- 61, 6261, 62
- Inverterinverters
- 70, 72, 270, 80070, 72, 270, 800
- NMOS-TransistorNMOS transistor
- 71, 73, 212, 280, 513, 600, 60171, 73, 212, 280, 513, 600, 601
- PMOS-TransistorPMOS transistor
- 100100
- Halbleitersubstratsemiconductor substrate
- 110110
- Gate-Elektrodegate electrode
- 111111
- Sourceelektrodesource electrode
- 112112
- Drainelektrodedrain electrode
- 113113
- Substratelektrodesubstrate electrode
- 120120
- Halbleiterbereichsemiconductor area
- 130, 140130, 140
- Wannenbereichtub area
- 150, 160, 161150, 160, 161
- Kontaktbereichcontact area
- 170170
- Sourcebereichsource area
- 171171
- Drainbereichdrain area
- 190, 191, 272, D1-D12190, 191, 272, D1-D12
- Diodediode
- 200, 500200, 500
- variabler Widerstandvariable resistance
- 201,501201,501
- Spannungserzeugungsschaltungvoltage generating circuit
- 202,502202,502
- Ausgangsschaltungoutput circuit
- 203,503203,503
- Anpassungsschaltungmatching circuit
- 210, 211, 234, 241, 242, 260, 271,210, 211, 234, 241, 242, 260, 271,
- WiderstandResistance
- 281, 510, 511, 512, 602, 621, 701 220281, 510, 511, 512, 602, 621, 701 220
- Zenerdiodezener diode
- 232, 233, 240, 530, 531, 540232, 233, 240, 530, 531, 540
- NPN-TransistorNPN transistor
- 231,521231,521
- Stehspannungsschaltungwithstand voltage circuit
- 250,550250,550
- Erfassungsschaltungdetection circuit
- 251,551251,551
- Steuerschaltungcontrol circuit
- 801801
- Stromquellepower source
- LL
- Verdrahtungwiring
- N1, N2N1, N2
- Eingangsknoteninput node
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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